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DVB-C 數(shù)字電視的測試

作者: 時間:2016-12-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言

我國播放數(shù)字電視的進程已出臺,廣電部要求沿海發(fā)達地區(qū) 2005 年開通數(shù)字電視, 2015 年全國開通數(shù)字電視,停播模擬電視。近年來不少城市都已開始試播,各廣電局、廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸中心、有線臺都正在試驗之中。數(shù)字電視相對于模擬電視來說是一個全新的概念,對于數(shù)字電視系統(tǒng)的測試也是一個全新的概念,我們必須按數(shù)字電視的標準,結(jié)合實際情況,去探討它的測試方法,研制、選用新的測試系統(tǒng)和儀器。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/334302.htm

2 DVB-C 數(shù)字電視

我國的數(shù)字電視標準尚未全部確定,據(jù)說今年將會正式定稿。無論怎么說,我國數(shù)字電視選用歐洲標準為基礎(chǔ)是無疑的了,即以 DVB 數(shù)字電視廣播標準為基礎(chǔ)。這個標準包括 DVB- S(數(shù)字衛(wèi)星電視)、 DVB- C(數(shù)字電纜電視)、 DVB-T (數(shù)字地面電視)。這三種數(shù)字電視都采用 MPEG  2 標準對視頻和音頻進行編碼與壓縮,形成傳輸碼流 TS ,再經(jīng)過復(fù)用、調(diào)制,而后進行傳輸或廣播。

就調(diào)制方式來說,這三種數(shù)字電視是不同的。衛(wèi)星電視采用 QPSK (正交相位鍵控);電纜電視采用 QAM (正交幅度調(diào)制);地面電視采用 COFDM (編碼正交平分復(fù)用)。

DVB-C 數(shù)字電纜電視,也稱數(shù)字有線電視,它和其他兩種數(shù)字電視一樣,都要對視音頻進行編碼和壓縮。它較模擬電視的優(yōu)點首先是數(shù)字傳輸抗干擾能力強,信噪比高,獲得高質(zhì)量的圖像,再則由于采用數(shù)字壓縮,對于一套電視節(jié)目來說,它占用的頻帶就較模擬電視窄的多,模擬電視一個頻道可以傳 6  8 套數(shù)字電視節(jié)目,整個傳輸網(wǎng)絡(luò)可以達到 200  300 套節(jié)目,而且數(shù)字電視系統(tǒng)便于開展數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍鲋禈I(yè)務(wù),這是數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)前途無量的希望!

3 DVB-C 系統(tǒng)測試標準

系統(tǒng)測試標準原則上按《 DVB 系統(tǒng)測試標準 TR101290 》,該標準對 MPEG  2 TS 流的測試,衛(wèi)星和電視網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介共同參數(shù)的測試,電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、地面、 MMDS/MVDS 的專門測試都給出了具體的方法和要求。 TR101290 建議的 MPEG  2 TS 流測量和分析方法包括 MPEG  2 第 4 個文件中的規(guī)定測試( ISO/IEC13818  4 )和 DVB -SI 文件 TR101290 和 EN300468 ,測試并不依賴于任何商業(yè)用解碼器及芯片,而是使用 MPEG  2  TSTD (目標解碼器)的標準解碼程序。

4 測試項目

按測試內(nèi)容不同,可分為圖像質(zhì)量分析、 TS 碼流分析、視音指標測試及傳輸性能測試等。
4 -1 圖像質(zhì)量分析與 TS 碼流分析

如圖 1 所示,由圖像質(zhì)量分析儀產(chǎn)生 CCITT 測試序列(乒乓球、花園、火車與日歷、籃球、絨線等),送到被測系統(tǒng)的編碼器,經(jīng)復(fù)用器、 QAM 調(diào)制器,再經(jīng)過標準解調(diào)器和解碼器,還原成序列圖像,由圖像質(zhì)量分析儀比較分析,計算出一個與原序列圖像差異相關(guān)的數(shù)值——圖像質(zhì)量率 PQR 。而當(dāng)改變編碼器的壓縮碼率時,可得出不同的 PQR 值,更加全面和準確地評估被測系統(tǒng)的性能。

圖 1 圖像質(zhì)量測試框圖

對于 TS 碼流分析,主要有碼流協(xié)議、碼流結(jié)構(gòu)、 SI 表格信息分析、 EPG 節(jié)目指南、 TR101290 實時測試、碼率測試、時鐘 PCR 分析、 QAM 分析等。
對于 EPG 節(jié)目指南,由于電視節(jié)目增多,顯得越來越重要。

TS 碼流實時測試按 TR101290 差錯優(yōu)先級分類如下:

第一優(yōu)先級——可解碼性差錯(共 6 個):傳輸碼流同步丟失( TS  sync  loss );同步字節(jié)錯誤( Sync  byte  error );節(jié)目相關(guān)表錯誤( PAT  error );節(jié)目映像表錯誤( PMT  error );連續(xù)計數(shù)錯誤( Continuity  count  error );節(jié)目識別表錯誤( PID  error )。

第二優(yōu)先級——損傷可解碼性差錯(共 6 個):傳送包錯誤( Transport  error );節(jié)目時鐘參考錯誤( PCR  error );節(jié)目時鐘參考精度錯誤 (PCR  accuracy  error) ;循環(huán)冗余檢測錯誤( CRC  error ); PTS 表錯誤 (PCR  error) ;條件接受錯誤( CAT  error )。

第三優(yōu)先級——不影響可解碼性差錯(共 10 個): NIT 錯誤( NIT  error ); SI 重復(fù)錯誤( SI  repetitiom  error );緩沖器錯誤( Buffer  error );未引用 PID 錯誤( Unrererenced  PID ); SDT 錯誤( SDT  error ); EIT 錯誤( EIT  error ); RST 錯誤( RST  error ); TDT 錯誤( TDT  error );空閑緩沖器錯誤( Empty  buffer  error );數(shù)據(jù)延遲錯誤( Data  de  lay  error )。

圖像質(zhì)量與碼流分析測試儀器:圖像質(zhì)量分析儀 PQA300 ,碼流分析儀 AD954 、 MTM400 。

4 -2 視音頻指標測試

數(shù)字電視的收看,最終還是視音頻信號,因此它仍然有類似模擬視音頻的技術(shù)指標。

如圖 2 所示,由電視信號發(fā)生器輸出測試信號,送至被測系統(tǒng),由解碼器輸出 SDI 串行數(shù)字視音頻信號,再經(jīng) D/A 變換為模擬復(fù)合信號供作視音頻測試,指標有亮色增益、亮色延時、微分增益、微分相位、多波群響應(yīng)、信噪比、 K 因子、音頻信號分析等。

在模擬電視中,常用波形顯示器、矢量示波器,如 1731 、 1721 、 1741 、 1761 ,現(xiàn)在應(yīng)考慮數(shù)字模擬兼容的 WFM91D (手持式), WVR6011A ,它們不僅可測模擬復(fù)合視音頻信號,并可以測 SDI 串行數(shù)字視音頻信號,而且是視音頻分析,圖像組合測試。 VM700T 是當(dāng)今水平最高的視音頻測試分析系統(tǒng),可選擇它眾多的選件,實現(xiàn)數(shù)字、模擬視音頻各項測試,但價格很高。

圖 2 視音頻測試框圖

4 -3 傳輸系統(tǒng)指標測量

如圖 3 所示,由電視信號發(fā)生器輸出測試信號,送至被測傳輸系統(tǒng),在系統(tǒng)的輸出端(前端)、用戶端或分支測試端,用數(shù)字電視分析儀進行測試。

4 3-1 模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)測試

數(shù)字電視的傳輸都是在過去的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)上進行,大都是 HFC 網(wǎng)絡(luò)。由于數(shù)字電視抗干擾能力強,因此相對于模擬傳輸網(wǎng)路來說要求要低得多,但還是應(yīng)該嚴格測試,廣電部規(guī)定的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)指標都應(yīng)該測試,但要求有所降低,特別是以下幾項重要指標。

· C/N 模擬傳輸要求 43dB ,數(shù)字要求降到 28dB ;
· CSO 、 CTB 模擬傳輸要求 54dB ,數(shù)字要求 44dB 。

一般來說,模擬傳輸系統(tǒng)合格,數(shù)字電視傳輸就沒問題。

4 3-2 數(shù)字電視信號分析

數(shù)字電視信號除平均功率電平外,還需測試誤碼率 BER 、調(diào)制誤差率 MER 、矢量誤差率 EVM 、相位抖動、群延時特性等。一般都應(yīng)該測誤碼率 BER 、調(diào)制誤差率 MER 和星座圖。

誤碼率 BER 是誤碼的比特數(shù)與傳輸?shù)目偙忍財?shù)之比。按 TR101290 標準定義為一小時傳輸少于 1 個誤碼,對于 64QAM 來說 BER < 1 × 10-4 。

調(diào)制誤差率 MER 是理想符號矢量幅度的平方和除以符號誤差矢量幅度的平方和,用 dB 表示。

MER 調(diào)制誤差率是反映數(shù)字信號質(zhì)量非常重要的指標, MER 并非意味著此信號已經(jīng)誤碼,而是表征它在尚未誤碼時的質(zhì)量。它用來早期檢測非突發(fā)性噪聲(或稱做無用信號)的影響,如各種噪聲、失真( CSO 、 CTB )、交調(diào)制產(chǎn)物、干擾,不僅包含幅度噪聲,而且包含相位噪聲。這些噪聲它不象模擬信號那樣直接影響到電視信號而產(chǎn)生雪花,圖像滾動等,但它將表征信號質(zhì)量,警告系統(tǒng)將出現(xiàn)故障。

星座圖是數(shù)字流分成 I 和 Q 兩組,經(jīng)量化,然后兩路以相位相差 90 °進行調(diào)制,這便使信號在坐標圖上有一個相應(yīng)位置,構(gòu)成所謂星座圖。星座圖與 MER 有直接關(guān)系,當(dāng)信號處于理想狀態(tài)沒有噪聲時,它應(yīng)該在星座圖某一方框的中間;當(dāng)有噪聲及其他無用信號時,其位置便產(chǎn)生偏移。根據(jù)偏移的狀態(tài),便可分析噪聲來源。應(yīng)該說星座圖是檢測數(shù)字電視故障非常直觀的工具。

圖 3 傳輸系統(tǒng)測試框圖

5 測試中的幾個問題

( 1 ) 電平測量誤差:由于電平傳遞標準、儀器誤差、系統(tǒng)阻抗等原因,一般誤差為±( 1.5 ~ 3 ) dB 。

( 2 ) C/N 比測量:應(yīng)在大信號下進行測量,一般在 70dB 以上。由于電平大小、小信號測量、噪聲測量、儀器參數(shù)等因素,一般誤差為 3.5dB ,甚至更大。詳見本公司網(wǎng)站測試技術(shù)。

( 3 ) 數(shù)字電視信號的平均功率電平:常稱做頻道功率、信道功率,這與模擬電視電平是完全不同的概念,它引入每赫功率概念,測量的是功率,而且是用電平單位量度——作者建議同行統(tǒng)一稱作“平均功率電平”。

( 4 ) 數(shù)字電視系統(tǒng)的噪聲:應(yīng)是各種噪聲、失真、交調(diào)、入侵等非有用信號之和,稱之為無用信號。這里引入有用信號與無用信號之比的概念。

6 數(shù)字電視測試及儀器

前面講的測試項目是根據(jù) DVB -C 標準要求提出來的,根據(jù)系統(tǒng)的要求,也不完全把這些項目(指標)測完,即使測量同一指標,也不一定只是用一種儀器來測試。這就要求我們根據(jù)具體情況,提出具體要求,然后研究測試方法、分析誤差、選擇合適的測試儀器。根據(jù)我國目前實際情況,應(yīng)選擇數(shù)字、模擬兼容的方案。

6 -1 數(shù)字電視分析儀

( 1 ) AT2500RQ :兼容模擬電視,數(shù)字電視指標,并有時域測量功能,具有高精度的頻譜分析能力,可以對 QAM 信號進行非常詳盡的分析。一般在前端或驗收時用此較高級儀器,這是當(dāng)今鼎級的數(shù)字電視分析儀。

( 2 ) 8594Q QAM 分析儀及其他測量 QAM 的儀器:一般用于研究開發(fā)。

( 3 ) AT2000 HM/Q 前端分析儀:用于前端監(jiān)測。

( 4 ) 860DSP 、 N1776A 數(shù)字電視分析儀:具有較高的指標,適用于野外。

6 -2 數(shù)字 / 模擬電視頻譜圖像場強分析儀——監(jiān)測用,適于有線電視、地面電視、衛(wèi)星電視

( 1 ) PRK3CP :模擬 / 數(shù)字電視、彩色圖像、頻譜、電平、同步頭、伴音、 A/V 、 C/N 、全制式。

( 2 ) PRK3CDG :基本功能與 PRK3CP 相同,增加誤碼率 BER 、調(diào)制誤差率 MER 、數(shù)字電視圖像功能選件。

( 3 ) PRK4CP :基本功能同 PRK3CDG ,增加星座圖、錯誤數(shù)據(jù)包測量、碼流輸入輸出供碼流分析,解密電視卡輸入口。

( 4 ) PRK7 :高精度± 1dB 、黑白圖像、頻譜、同步頭、伴音、 A/V 、 C/N 、數(shù)字電視平均功率電平、多制式。

( 5 ) MC377 :同 PRK7 但精度± 3dB , 42 ~ 860MHz.

6 -3 數(shù)字 / 模擬電視 CATV 監(jiān)測分析儀——適于監(jiān)測、維護、現(xiàn)場使用

( 1 ) PRX8+ :頻率、頻道、頻譜、頻道掃描、斜度、 A/V 、 C/N 、 CSO 、 CTB 、入侵、最大保持、最小保持,數(shù)字平均功率電平。除不能看圖像外,模擬電視主要指標全都可測。

( 2 ) PRX10 : 同 PRX8+ ,增加 BER 、 MER 、星座圖。這是性價比最好,最常用的數(shù)字電視分析儀,除不能看圖像外,對數(shù)字電視、模擬電視指標全都可測。

( 3 ) 860DSP :基本平臺同 PRX8+ ,增加選件可實現(xiàn) QAM 參數(shù)測試、雙向測試、高精度頻譜分析、 Cable modem 測試。它的精度高且顯示屏大,但價格較 PRX10 、 PRX8+ 高。

7 數(shù)字電視儀器的必備配置

對于數(shù)字電視來說,可以按前述的測試項目逐個來配置儀器。然而對目前各有線臺或傳輸中心來說進展并不一樣。只有根據(jù)自身情況來定,有的可以逐項指標的儀器都配齊,但有的不可行,這就要盡可能簡化。

如圖 4 所示,在前端用一個較好的 PRK4CP 或 PRK3CDG 、 PRK3CP ,它不僅可以測到數(shù)字電視指標,而且可以看到數(shù)字電視圖像。特別要說明的是 PRK4CP 能輸出標準解碼后的碼流,可用碼流分析儀進行碼流分析,應(yīng)該說這個系統(tǒng)的主要項目都可以測試了。在用戶端則可以用 PRX10 或 PRX8+ 、 860DSP 。最好是采用 PRX10 ,它對模擬電視、數(shù)字電視的技術(shù)指標全都能測試。 860DSP 指標較前兩種高,但價格也較高些。 PRX8+ 較 PRX10 少測 BER 、 MER 、星座圖。

當(dāng)然, PRX10 也可在前端使用??梢赃@樣說,一個有線臺只要傳播數(shù)字電視,至少要一臺 PRX10 。

圖 4 數(shù)字電視儀器的必備配置示意圖

8 結(jié)束語

限于篇幅有限,本文對于數(shù)字電視參數(shù)測試理論探討較為簡潔,但已給出數(shù)字電視測試較清晰的輪廓,可供讀者參考。



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